【正文】 教育部直屬 國家“211工程”重點(diǎn)建設(shè)高校單片機(jī)原理課程設(shè)計報告 指導(dǎo)教師： 王憲 學(xué)生學(xué)號： 0702100229 學(xué)生姓名： 王俠 學(xué)生班級： 通信1002 一、設(shè)計目標(biāo)用51系列單片機(jī)控制全自動洗衣機(jī)的運(yùn)行，使其能自動地完成進(jìn)水、洗滌、漂洗、脫水等功能。采用LED和數(shù)碼顯示管顯示洗衣機(jī)所處在的模式和水位，所處的的洗衣狀態(tài)，水溫，以及完成洗衣的剩余時間。實(shí)現(xiàn)不同模式下水位的選擇一共三種模式（標(biāo)準(zhǔn)，輕柔，快洗），四種水位，當(dāng)洗衣機(jī)啟動后，上水電磁閥打開注水，當(dāng)水到達(dá)設(shè)定的限位時，上水電磁閥斷電，注水過程停止，啟動電機(jī)全自動控制洗衣操作，整個過程的進(jìn)行按時間控制，時間自定，軟件編程使用匯編語言。洗衣機(jī)功能要求二、洗衣機(jī)的硬件設(shè)計本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對洗衣機(jī)整個洗衣過程的控制，包括用戶參數(shù)輸入、洗衣、漂洗、排水和脫水等階段。控制系統(tǒng)主要由電源電路、單片機(jī)控制系統(tǒng)和外部硬件電路構(gòu)成。電源采用三端集成固定穩(wěn)壓器7805提供+5V電源，單片機(jī)控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制洗衣機(jī)的工作過程，主要由AT89S51單片機(jī)、2位共陽數(shù)碼管、按鍵、蜂鳴器、LED指示燈組成；外部硬件電路有繼電器、三極管、電動機(jī)、進(jìn)水電磁閥、排水電磁閥組成。 按鍵洗衣機(jī)面板上有4個按鈕：1K1為啟動鍵，K2用于模擬洗衣機(jī)的蓋板打開，K3用于快速洗衣方式；當(dāng)脫水時，模擬蓋板合閉，K4用于脫水。 洗衣程序洗衣機(jī)的主要工作程序是：洗滌——脫水——漂洗——脫水——漂洗——脫水。（1） 洗滌過程：放好待洗物，啟動開關(guān)，進(jìn)水閥通電，向洗衣機(jī)供水，當(dāng)供水達(dá)到預(yù)定水位時，水位開關(guān)接通，進(jìn)水閥斷電關(guān)閉，停止供水。洗滌電動機(jī)接通電源，帶動波輪(或桶)旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生各種形式的水流攪動衣物進(jìn)行洗滌。通過電動不停的正轉(zhuǎn)、停、反轉(zhuǎn)、反復(fù)循環(huán)，形成洗滌水對洗滌物產(chǎn)生強(qiáng)烈的翻滾作用。同時，衣物之間、衣物與四周桶壁之間產(chǎn)生互相摩擦和撞擊力，以次達(dá)到洗滌衣物的目的。(2) 漂洗過程：漂洗的目的在于清除衣物上的洗滌液，因此，漂洗過程與洗滌過程的電器動作是完全相同的。（3)脫水過程：洗滌或漂洗過程結(jié)束后，電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動，排水閥通電，打開排水閥門排水。當(dāng)水位低到一定程度時，滿足安全條件，脫水電動機(jī)接通，電機(jī)帶動脫水桶高速旋轉(zhuǎn)，利用離心力把衣服上的水從桶壁的小眼里甩出。、設(shè)計總方框圖單片機(jī)89C51進(jìn)水電磁閥排水電磁閥電機(jī)正轉(zhuǎn)電機(jī)反轉(zhuǎn)顯示屏蜂鳴器 水位開關(guān) 安全開關(guān) 程序選擇/啟動/暫停 　　　　　　　洗衣機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)方框圖 基于單片機(jī)洗衣機(jī)通過控制系統(tǒng)設(shè)定洗衣程序在洗滌脫水桶內(nèi)自動完成注水、洗滌、漂洗、排水和脫水全過程。洗衣時控制系統(tǒng)打開進(jìn)水電磁閥開始注水；當(dāng)洗滌脫水桶內(nèi)的水位達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定值時單片機(jī)發(fā)送一個低電平通知控制系統(tǒng)關(guān)閉進(jìn)水電磁閥，同時啟動電機(jī)洗衣。電機(jī)在系統(tǒng)的控制下進(jìn)行正轉(zhuǎn)、停、反轉(zhuǎn)通過傳動帶動波輪執(zhí)行洗滌程序；當(dāng)洗滌時間終了，控制系統(tǒng)切斷電機(jī)電路打開排水電磁閥開始排水；然后再次注水，洗衣機(jī)進(jìn)入漂洗狀態(tài)，完成漂洗程序（通常為2次漂洗）后，開始排水，同時排水電磁閥的動作并且松開為脫水程序作好準(zhǔn)備；排水結(jié)束后系統(tǒng)控制電機(jī)單方向高速運(yùn)轉(zhuǎn)完成脫水程序；當(dāng)脫水程序終了系統(tǒng)控制排水電磁閥和電機(jī)斷電，排水閥復(fù)位。 洗衣機(jī)的三大功能是實(shí)現(xiàn)衣服的洗滌、漂洗和脫水，加上進(jìn)水，我們把這四個洗衣機(jī)動作編排成4個代碼。打開電源開關(guān)，洗衣機(jī)將進(jìn)入洗衣過程選擇狀態(tài)，此時數(shù)碼管顯示00，用戶按啟動、暫停鍵可以顯示不同的過程代碼（在01－09之間循環(huán)顯示以指示選擇不同的洗衣過程）。3秒內(nèi)若無按鍵動作，蜂鳴器開始鳴叫6下（時間長度共3秒）以提醒用戶；開始進(jìn)入相應(yīng)過程的洗衣程序，此后啟動暫停按鈕只起暫?；蚶^續(xù)洗衣程序執(zhí)行作用，數(shù)碼管顯示完成本次洗衣的剩余時間。 三大功能中的漂洗實(shí)際上是由洗滌和脫水功能組成的,如一次標(biāo)準(zhǔn)洗滌過程（過程代碼）中，漂洗功能包括了時間均為2分鐘的脫水、洗滌、脫水、洗滌。因此，在編寫控制程序?qū)崿F(xiàn)三大功能時只需編寫洗滌和脫水功能的代碼，然后作為子程序調(diào)用即可。完成一次洗衣過程所需的動作有：（1）進(jìn)水動作　進(jìn)行洗滌時，盛水桶內(nèi)的水量必須到水位設(shè)定要求。而水位的高低可以通過調(diào)節(jié)水位開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。洗衣機(jī)的進(jìn)水和水位判斷是由水位開關(guān)和進(jìn)水閥的開合來進(jìn)行控制的。當(dāng)桶內(nèi)沒有水或水量達(dá)不到設(shè)定水位時，單片機(jī)程序?qū)⒖刂七M(jìn)水閥閉合，開始注水；當(dāng)桶內(nèi)的水位達(dá)到設(shè)定水位時。水位開關(guān)受壓閉合；程序就可進(jìn)入下一步（洗滌）處理。若打開進(jìn)水閥后20分鐘內(nèi)不能進(jìn)水，則將出錯報警，用戶只能關(guān)閉洗衣機(jī)電源進(jìn)行相關(guān)檢查后方能重新開機(jī)。（2）排水動作　進(jìn)入脫水動作前應(yīng)先排水。為了避免空排水造成時間浪費(fèi)以及排水不完而帶水脫水造成對電機(jī)的損害，洗衣機(jī)能夠根據(jù)實(shí)際水量（由水位開關(guān)決定）對排水時間進(jìn)行動態(tài)控制。設(shè)排水開始至水位壓力開關(guān)斷開時所需的時間為D，則總的排水時間為2D＋T（T取60秒，總的排水時間不應(yīng)大于190秒）。因此，在開始排水時，控制程序?qū)⑼瑫r啟動計時器，在D秒后若收到水位壓力開關(guān)斷開的信號，則再排水D＋T時間后，就可以結(jié)束排水進(jìn)入脫水動作。若D大于65秒，說明排水系統(tǒng)有故障；洗衣機(jī)將停止動作并蜂鳴報警，提醒用戶排除故障（安全開關(guān)打開又閉合認(rèn)為是一次故障詯處理）后再繼續(xù)。需要注意的是：排水結(jié)束后排水開關(guān)還是打開的。(3)洗滌動作　洗滌動作指的是電機(jī)周期性的“正轉(zhuǎn)－停止－反轉(zhuǎn)－停止”。不同的洗衣過程，控制電機(jī)執(zhí)行“正轉(zhuǎn)－停止－反轉(zhuǎn)－停止”的時間是不同的，標(biāo)準(zhǔn)洗滌過程可?。海?。對于輕柔洗滌和強(qiáng)力洗滌過程，這個時間要作相應(yīng)調(diào)整。洗滌過程中若遇水位開關(guān)斷開或用戶要求補(bǔ)水（重新選擇水位），則要停止洗滌動作并打開進(jìn)水閥進(jìn)水直至水位滿足要求再繼續(xù)。此外，洗滌動作的最后15秒，電機(jī)還要進(jìn)行快速的停止‘‘正轉(zhuǎn)－停止－反轉(zhuǎn)―停止’’處理，以避衣服擰成一團(tuán)。程序流程見洗滌子程序（4）脫水動作　排水結(jié)束后進(jìn)入脫水動作，脫水是通過電機(jī)的正轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)的，同時要求排水閥一直打開，也正是由于排水閥的打開，才使脫水時的電機(jī)正轉(zhuǎn)速度不同于洗滌時的電機(jī)正轉(zhuǎn)速度。（通過機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)）。脫水分間隙脫水和長脫水，間隙脫水時間為30秒，電機(jī)按“正轉(zhuǎn)－停止”的周期循環(huán)動作，時間為“正轉(zhuǎn)4秒－停止3秒”。長脫水時電機(jī)將一直調(diào)整正轉(zhuǎn)，所需時間由用戶選擇的過程決定，一般有3分鐘和5分鐘的長脫水時間。進(jìn)入脫水前若洗衣機(jī)桶蓋是打開的，則進(jìn)行鳴叫、顯示告警，直至用戶合上桶蓋后，才繼續(xù)進(jìn)行脫水。脫水結(jié)束后，再經(jīng)過30秒延遲后關(guān)閉排水閥。脫水時若遇暫停，則重啟時需延時5秒后再進(jìn)行電機(jī)動作，目的是用于同步機(jī)械動作的滯后。程序流程見脫水子程序流程圖。(5)LED的顯示 89C51對可以分為靜態(tài)和動態(tài)兩種。靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是各LED管能穩(wěn)定地同時顯示各自的字形；動態(tài)顯示是指各LED輪流地一遍一遍顯示各自字符，人們由于視覺器官的惰性，從而版的是各LED似乎在同時顯示不同字形。（6）其它動作　為了有更好的人機(jī)交互，進(jìn)行洗衣時數(shù)碼管要顯示剩余時間（單位為分鐘），并且以1秒的頻率不停地閃爍。此時如果按下暫停按鈕，則時間顯示不閃爍。隨著洗衣過程的進(jìn)行，顯示時間將不斷減少直至洗衣程序完成后顯示“0”。剩余時間的獲得可以通過如下方法：根據(jù)用戶所選的過程代碼可以獲得包含這一過程的所有動作（9個過程所包含的動作需要的時間見功能選擇代碼表），由于相應(yīng)的動作有預(yù)設(shè)的時間（動作對應(yīng)的代碼和預(yù)設(shè)時間見表動作代碼表），因此，根據(jù)本次過程余下的動作可以通過查表的方式獲取剩余時間。三、洗衣機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計1)主程序設(shè)計 根據(jù)硬件設(shè)計要求，控制主程序流程圖如圖所示。洗衣機(jī)通電之后，單片機(jī)上電，首先進(jìn)行程序的初始化，包括定時器O、外部中斷O、外部中斷l(xiāng)的初始化，以及各參數(shù)初值的設(shè)定。默認(rèn)洗衣強(qiáng)度為“標(biāo)準(zhǔn)洗”，漂洗次數(shù)3次。然后掃描KKKK5鍵的狀態(tài)，確定洗衣強(qiáng)度R洗衣時間R3和漂洗次數(shù)R4。洗衣機(jī)處于待命狀態(tài)，控制指示燈顯示洗衣強(qiáng)度，液晶顯示預(yù)設(shè)洗衣時間。當(dāng)發(fā)現(xiàn)啟動鍵K2按下，洗衣機(jī)從待命狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)。完成進(jìn)水——洗滌——脫水——漂洗的循環(huán)過程。當(dāng)洗衣結(jié)束時，控制蜂鳴器發(fā)聲。開始結(jié)束報警？脫水、漂洗程序洗滌程序進(jìn)水程序啟動？初始化查詢洗衣強(qiáng)度R2的值查詢洗衣時間R3的值查詢漂洗次數(shù)R4的值 主程序流程圖1進(jìn)水程序設(shè)計 當(dāng)P3．0=1時，打開進(jìn)水電磁閥開始進(jìn)水。當(dāng)水位到達(dá)要求時，P1．0=0，即水位開關(guān)K1閉合，關(guān)閉進(jìn)水電磁閥，P3．0=0，迸水結(jié)束； 2洗滌過程程序設(shè)計電機(jī)正反轉(zhuǎn)均為10S，根據(jù)R2的值確定洗衣強(qiáng)度、洗衣時間R3以及電動機(jī)的間歇時間。洗衣開始電機(jī)正轉(zhuǎn)10s電機(jī)停轉(zhuǎn)延時1s進(jìn)入漂洗脫水程序